Luận án tiến sĩ: Nghiên cứu chuyên sâu về hệ thống cách ly dao động có độ cứng gần bằng không

• Tác giả: Vo Ngoc Yen Phuong
• Người hướng dẫn: Le Thanh Danh
• Trường học: Ho Chi Minh City University of Technology and Education
• Chuyên ngành: Mechanical Engineering
• Đề tài: Study on the Quasi-Zero Stiffness Vibration Isolation System
• Loại tài liệu: doctoral thesis
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Ho Chi Minh City

• ORIGINALITY STATEMENT
• ACKNOWLEDGEMENT
• ABSTRACT
• 1. CHƯƠNG 1: INTRODUCTION
• 1.1. The necessity of vibration isolation
• 1.2. The aim of the research
• 1.3. The problems are needed solutions
• 1.4. Research scope and object
• 1.5. Contents of thesis
• 1.6. Organization of thesis
• 1.7. The obtained results
• 1.8. The scientific and application contribution of the thesis
• 1.9. SUMMARY OF CHAPTER 1
• 2. CHƯƠNG 2: LITERATURE REVIEWS
• 2.1. Models of proposed vibration isolation
• 2.2. Isolated model using Euler spring
• 2.3. Isolated model featuring quasi-zero stiffness characteristic
• 2.4. SUMMARY OF CHAPTER 2
• 3. CHƯƠNG 3: FUNDAMENTAL OF RELATIVE THEORIES
• 3.1. General structure of rubber bellow
• 3.2. Mathematical model of the compressed air
• 3.3. Frictional model of pneumatic cylinder and rubber material
• 3.4. Frictional model of pneumatic cylinder
• 3.5. Frictional model of rubber material
• 3.6. Viscoelastic model of the rubber material
• 3.7. Normal form method
• 3.8. Multi scale method
• 3.9. Runge-kutta method
• 3.10. Brief introduction of Genetic Algorithm
• 3.11. SUMMARY OF CHAPTER 3
• 4. CHƯƠNG 4: QUASI-ZERO STIFFNESS VIBRATION ISOLATOR USING A RUBBER AIR SPRINGS
• 4.1. Mechanical model of isolator
• 4.2. Restoring model of a rubber air spring
• 4.3. Compressed air force
• 4.4. Model identification and verification results
• 4.5. Static analysis of the isolator
• 4.6. Analysis of equilibrium position
• 4.7. Equation of vibration transmissibility
• 4.8. Effects of configurative parameters on vibration transmissibility curve
• 4.9. Influence of pressure ratio on the shape of the amplitude-frequency response curve
• 4.10. Influence of geometrical parameters on the resonant peak
• 4.11. Effects of damping on vibration transmissibility curve
• 4.12. Complex dynamic analysis
• 4.13. Frequency jump phenomenon
• 4.14. Dynamic response under random excitation
• 4.15. Design procedure for obtaining quasi-zero stiffness isolator
• 4.16. Experimental result and apparatus
• 4.17. SUMMARY OF CHAPTER 4
• 5. CHƯƠNG 5: QUASI-ZERO STIFFNESS VIBRATION ISOLATOR USING A PNEUMATIC CYLINDERS
• 5.1. Model of QSAVIM using a PC
• 5.2. Pneumatic cylinder with auxiliary chamber
• 5.3. Stiffness of the modified model
• 5.4. Stiffness analysis of the LBM and SCM
• 5.5. Stiffness analysis of the modified model
• 5.6. The analysis of equilibrium position
• 5.7. Frequency-amplitude relation
• 5.8. Stability of the steady state solution
• 5.9. Transmissibility for force excitation
• 5.10. Influence of parameters on the force transmitted curve
• 5.11. Complex dynamic analysis
• 5.12. SUMMARY OF CHAPTER 5
• 6. CHƯƠNG 6: CONCLUSIONS AND FUTURE WORKS
• Reference
• NOMENCLATURE
• LIST OF FIGURES

I. Giới thiệu về hệ thống cách ly dao động với độ cứng gần bằng không

Luận án tiến sĩ này tập trung vào nghiên cứu hệ thống cách ly dao động với độ cứng gần bằng không, một lĩnh vực quan trọng trong kỹ thuật cơ khí. Hệ thống này được thiết kế để giảm thiểu dao động ở tần số thấp, một vấn đề phổ biến trong các ứng dụng công nghiệp. Hệ thống cách ly dao động với độ cứng gần bằng không (QZS) được đề xuất như một giải pháp hiệu quả để cải thiện hiệu suất cách ly. Luận án này không chỉ phân tích cơ sở lý thuyết mà còn đưa ra các mô hình thực nghiệm để chứng minh tính khả thi của hệ thống.

1.1. Tầm quan trọng của cách ly dao động

Cách ly dao động là một yêu cầu thiết yếu trong nhiều ngành công nghiệp, từ cơ khí đến xây dựng. Hệ thống cách ly dao động truyền thống thường gặp hạn chế ở tần số thấp, nơi hiệu quả cách ly giảm đáng kể. Nghiên cứu hệ thống với độ cứng gần bằng không hứa hẹn khắc phục nhược điểm này, mang lại hiệu suất cao hơn trong việc giảm thiểu dao động không mong muốn.

1.2. Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu

Mục tiêu chính của luận án là phát triển một hệ thống cách ly dao động mới với độ cứng gần bằng không, sử dụng các vật liệu và cơ chế tiên tiến. Phạm vi nghiên cứu bao gồm phân tích lý thuyết, mô phỏng và thử nghiệm thực tế để đánh giá hiệu quả của hệ thống. Luận án cũng đề cập đến các ứng dụng tiềm năng trong kỹ thuật cơ khí và các ngành liên quan.

II. Cơ sở lý thuyết và mô hình hóa hệ thống

Luận án trình bày chi tiết các cơ sở lý thuyết liên quan đến hệ thống cách ly dao động với độ cứng gần bằng không. Các mô hình toán học được phát triển để mô tả hành vi của hệ thống, bao gồm các yếu tố như độ cứng, dao động, và cách ly. Các phương pháp phân tích như phương pháp Runge-Kutta và thuật toán di truyền được sử dụng để tối ưu hóa thiết kế hệ thống.

2.1. Mô hình hóa hệ thống cách ly

Mô hình hóa hệ thống cách ly dao động bao gồm việc phân tích các thành phần chính như lò xo khí nén và cơ chế điều chỉnh độ cứng. Các mô hình này được xây dựng dựa trên các nguyên lý cơ học vật rắn và vật liệu tiên tiến. Kết quả mô phỏng cho thấy hệ thống có khả năng đạt được độ cứng gần bằng không ở trạng thái cân bằng.

2.2. Phân tích động lực học phi tuyến

Phân tích động lực học phi tuyến của hệ thống cho thấy các hiện tượng phức tạp như hiện tượng nhảy tần số và đáp ứng dưới kích thích ngẫu nhiên. Các kết quả này được sử dụng để cải thiện thiết kế hệ thống, đảm bảo hiệu quả cách ly cao trong các điều kiện vận hành khác nhau.

III. Ứng dụng và đánh giá thực tiễn

Luận án không chỉ dừng lại ở lý thuyết mà còn đưa ra các ứng dụng thực tiễn của hệ thống cách ly dao động với độ cứng gần bằng không. Các thử nghiệm thực tế được tiến hành để đánh giá hiệu quả của hệ thống trong việc giảm thiểu dao động ở tần số thấp. Kết quả cho thấy hệ thống đề xuất vượt trội so với các mô hình truyền thống.

3.1. Thiết kế và thử nghiệm hệ thống

Thiết kế hệ thống bao gồm các thành phần như lò xo khí nén, cơ chế điều chỉnh độ cứng và các bộ phận hỗ trợ. Các thử nghiệm được thực hiện trên một mô hình thực tế để đo lường hiệu quả cách ly. Kết quả thử nghiệm cho thấy hệ thống đạt được độ cứng gần bằng không và hiệu quả cách ly cao ở tần số thấp.

3.2. Đánh giá hiệu quả và ứng dụng

Luận án đánh giá hiệu quả của hệ thống thông qua các chỉ số như độ truyền dao động và đáp ứng tần số. Các ứng dụng tiềm năng của hệ thống bao gồm cách ly dao động trong các thiết bị công nghiệp, phương tiện giao thông và các công trình xây dựng. Kết quả nghiên cứu mở ra hướng phát triển mới trong lĩnh vực kỹ thuật cơ khí và vật liệu.